Was ist Perchlorsäure?
Perchlorsäure ist eine Art von halogenierter Säure mit der chemischen Formel HClO4.
Sie hat die CAS-Nummer 7601-90-3 und ein Molekulargewicht von 100,46. Sie ist eine farblose, rauchende Flüssigkeit mit einem Schmelzpunkt von -17 °C und starkem Oxidationsvermögen. Bei Raumtemperatur ist es flüssig, aber in hohen Konzentrationen ist es sehr gefährlich, so dass im Allgemeinen eine 60-70 %ige wässrige Lösung im Handel erhältlich ist.
Anwendungen von Perchlorsäure
Perchlorsäure wird hauptsächlich als Reagenz in der analytischen Chemie (z. B. als Elutionsmittel in der Ionenaustauschchromatographie), zum Lösen von Metallen, Legierungen und Erzen, als Katalysator für die organische Synthese und als Rohstoff für die Herstellung von Perchloraten (z. B. Ammoniumperchlorat) oder deren Derivaten verwendet.
Weitere industrielle Anwendungen sind Raketen- und Raketentreibstoffe, Airbags, Schießpulver, Feuerwerkskörper, Streichhölzer, Signalflammenrohre, Elektropolieren und Ätzen von Metallen.
1. Analytische Chemie
Perchlorsäure wird zur Vorbehandlung bei der Metallanalyse verwendet. Aufgrund ihrer hohen Oxidationskraft ist sie wirksam gegen die Zersetzung von Proben mit hohem organischem Anteil. Perchlorsäure muss immer in Gegenwart von Salpetersäure o.ä. zugesetzt werden, da der direkte Zusatz von Perchlorsäure zu organischen Substanzen eine Explosion verursachen kann.
Manchmal wird Perchlorsäure auch den Elutionsmitteln in der Ionenaustauschchromatographie zugesetzt. Stoffe mit relativ geringem Säuregehalt wie z. B. organische Säuren werden zur Einstellung des Dissoziationsmusters verwendet, da die Retentionszeit vom pH-Wert des Eluenten abhängt.
2. Rohstoffe für die Herstellung von Perchlorsäure
Perchlorsäure wird für die Herstellung von Perchloraten verwendet. Perchlorate sind Kristalle, die Perchlorat-Ionen (HClO4-) mit hoher Oxidationskraft enthalten und in Sprengstoffen und Schießpulver verwendet werden. Sie sind als Gefahrstoffe eingestuft.
Ammoniumperchlorat, eine der Perchlorsäuren, wird als Treibstoff in Raketen und Flugkörpern verwendet. Ammoniumperchlorat wird durch Reaktion von Perchlorsäure mit Ammoniak gewonnen:
HClO4 + NH3 → NH4ClO4
Eigenschaften von Perchlorsäure
Perchlorsäure ist eine starke Säure und kann unter bestimmten Anwendungsbedingungen explosiv sein. Die GHS-Klassifizierung, die Auskunft über die gefährlichen Eigenschaften der Chemikalie gibt, lautet wie folgt:
- Oxidierende Flüssigkeit Kategorie 1
Stark oxidierender Stoff: Brand- oder Explosionsgefahr - Ätzwirkung auf Metalle Kategorie 1
Verdacht auf Verursachung von Metallkorrosion - Akute Toxizität (oral) Kategorie 4
Gesundheitsschädlich beim Verschlucken (oral) - Ätz-/Reizwirkung auf die Haut Kategorie 1
Schwere Hautreizung/Augenschädigung - Schwere Augenschädigung/Augenreizung Kategorie 1
Schwere Augenschädigung - Karzinogenität Kategorie 2
Verdacht auf krebserzeugende Wirkung - Reproduktionstoxizität Kategorie 2
Verdacht auf Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit oder Schädigung des Kindes im Mutterleib - Spezifische Zielorgan-Toxizität (einmalige Exposition) Kategorie 3
Verdacht auf Reizung der Atmungsorgane - Spezifische Zielorgan-Toxizität (wiederholte Exposition) Kategorie 1
Schilddrüse: Organschäden bei langfristiger oder wiederholter Exposition
Perchlorsäure ist bei Erhitzung und Kontakt mit organischen Stoffen und Reduktionsmitteln explosionsfähig. In der Vergangenheit kam es zu Unfällen mit Explosionen und Verletzungen bei der Zersetzung organischer Stoffe. Wenn Reagenzien verschüttet werden, ist mit großen Mengen Wasser zu spülen.
Perchlorsäure korrodiert Metalle und erzeugt Wasserstoff. Es wird empfohlen, Perchlorsäure in Glas- oder Polyethylenbehältern, vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt und bei Raumtemperatur an einem gut belüfteten, möglichst kühlen Ort zu lagern.
Weitere Informationen zur Perchlorsäure
1. Toxizität für den Menschen
Perchlorsäure hat in hohen Konzentrationen ein sehr starkes Oxidationsvermögen und greift organische Stoffe an. Beim Umgang mit Perchlorsäure müssen Schutzausrüstungen wie Schutzhandschuhe und Schutzbrillen getragen werden.
Es reizt auch die Atemwege und muss daher in einem gut belüfteten Raum, z. B. unter einer lokalen Absauganlage, verwendet werden.
2. Säuregehalt der Perchlorsäure
Perchlorsäure gehört zu den Oxosäuren und ist die sauerste der Oxosäuren, die Chloratome (Cl) enthalten. Die Säurestärke von Oxosäuren mit Chloratomen ist wie folgt:
HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4
Je höher die Anzahl der Sauerstoffatome ist, desto größer ist die organische Wirkung der Sauerstoffatome und je stabiler das Chlorat-Ion nach der Protonendissoziation ist, desto höher ist der Säuregrad. Perchlorsäure hat einen pKa von -10 und ist eine starke Säure, ähnlich wie Salpetersäure und Schwefelsäure.